HOOOS

VAPID协议 Web Push的定海神针

0 83 技术宅老王 Web PushVAPID安全协议
Apple

在Web Push的世界里，想要安全、可靠地给用户推送消息，VAPID协议绝对是绕不开的一环。它就像一把“安全锁”，确保你的推送消息只发给“对的人”，避免被滥用或恶意攻击。今天咱们就来好好聊聊VAPID协议，揭开它的神秘面纱。

什么是VAPID？

VAPID，全称是“Voluntary Application Server Identification”，翻译过来就是“自愿应用程序服务器标识”。听起来有点拗口？没关系，咱们用大白话解释一下。

想象一下，你是一位“快递员”（应用程序服务器），要给“收件人”（用户）送“包裹”（推送消息）。但你怎么确保“包裹”准确无误地送到“收件人”手里，而不是被别人冒领呢？这时候，你就需要一张“快递员证”（VAPID密钥对），证明你的身份，让“收件人”放心收下“包裹”。

VAPID协议就是这样一套机制，它通过一对密钥（公钥和私钥）来标识应用程序服务器的身份。应用程序服务器用私钥对推送消息进行签名，浏览器用公钥验证签名，从而确认消息的来源可靠，避免了中间人攻击或伪造消息。

VAPID解决了什么问题？

在没有VAPID之前，Web Push的安全性比较薄弱，主要存在以下问题：

  1. 消息来源不明：浏览器无法验证推送消息的来源，任何人都可能伪造消息发送给用户，造成骚扰或安全风险。
  2. 缺乏统一标准：不同的推送服务提供商（Push Service）可能有不同的身份验证方式，增加了开发者的负担。

VAPID协议的出现，很好地解决了这些问题：

  1. 身份验证：通过密钥对机制，确保了推送消息的来源可靠，防止了伪造和篡改。
  2. 标准化：VAPID协议是一个开放的标准，得到了主流浏览器和推送服务提供商的支持，简化了开发流程。
  3. 提升用户体验：用户可以更放心地订阅推送消息，不用担心被垃圾信息骚扰。

VAPID的工作原理

VAPID的工作流程，可以用下面这张图来表示：

+-----------------------+       +-----------------------+       +-----------------------+
|  Application Server   |       |      Push Service     |       |        Browser        |
+-----------------------+       +-----------------------+       +-----------------------+
| 1. Generate VAPID    |       |                       |       |                       |
|    Keys              |       |                       |       |                       |
+-----------------------+       +-----------------------+       +-----------------------+
| 2. Subscribe User    |------>| 3. Store Subscription |------>| 4. Display            |
|    (with Public Key) |       |    Information        |       |    Notification       |
+-----------------------+       +-----------------------+       +-----------------------+
| 5. Send Push Message |------>| 6. Validate Signature|------>| 7. Deliver to User   |
|    (with Signature)  |       |    (with Public Key) |       |                       |
+-----------------------+       +-----------------------+       +-----------------------+
  1. 生成VAPID密钥对：应用程序服务器首先生成一对VAPID密钥（公钥和私钥）。
  2. 订阅用户：当用户订阅推送消息时，应用程序服务器将公钥发送给浏览器。
  3. 存储订阅信息：推送服务（Push Service）存储用户的订阅信息，包括浏览器生成的endpoint URL以及VAPID公钥。
  4. 发送推送消息：应用程序服务器使用私钥对推送消息进行签名，并将签名后的消息发送给推送服务。
  5. 验证签名：推送服务使用存储的VAPID公钥验证消息的签名，确认消息来源的合法性。
  6. 投递消息：如果签名验证通过，推送服务将消息投递给用户的浏览器。
  7. 显示通知：浏览器收到消息后，显示通知给用户。

生成VAPID密钥对

生成VAPID密钥对，可以使用一些现成的工具或库。这里介绍两种常用的方法：

1. 使用OpenSSL命令行工具

OpenSSL是一个强大的开源密码学工具包，可以用来生成各种密钥。生成VAPID密钥对的命令如下：

openssl ecparam -name prime256v1 -genkey -noout -out private_key.pem
openssl ec -in private_key.pem -pubout -out public_key.pem

这两条命令会生成两个文件：private_key.pem（私钥）和public_key.pem（公钥）。

2. 使用Web-Push库（Node.js）

如果你使用Node.js开发，可以使用web-push库来生成密钥对：

const webpush = require('web-push');

const vapidKeys = webpush.generateVAPIDKeys();

console.log(vapidKeys);

这段代码会输出一个包含privateKey和publicKey的对象。

注意：生成的私钥非常重要，一定要妥善保管，不要泄露给任何人。公钥可以公开，用于验证签名。

签名推送消息

有了VAPID密钥对，就可以对推送消息进行签名了。签名的目的是为了让推送服务验证消息的来源，确保消息是由你发送的，而不是别人伪造的。

签名过程主要包括以下几个步骤：

  1. 创建JWT（JSON Web Token）：JWT是一种用于安全传输信息的开放标准。你需要创建一个JWT，包含一些必要的信息，如接收推送消息的endpoint URL、过期时间、你的应用程序服务器信息等。
  2. 使用私钥对JWT进行签名：使用你的VAPID私钥对JWT进行签名，生成一个签名后的JWT。
  3. 将签名后的JWT添加到HTTP请求头中：将签名后的JWT添加到HTTP请求头中，发送给推送服务。

不同的编程语言和库，可能有不同的签名方法。这里以Node.js的web-push库为例，演示如何签名推送消息：

const webpush = require('web-push');

// VAPID密钥
const vapidKeys = {
  publicKey: 'YOUR_PUBLIC_KEY',
  privateKey: 'YOUR_PRIVATE_KEY'
};

// 推送订阅信息
const pushSubscription = {
  endpoint: 'ENDPOINT_URL',
  keys: {
    auth: 'AUTH_SECRET',
    p256dh: 'P256DH_KEY'
  }
};

// 推送消息内容
const payload = 'Hello, Web Push!';

// 设置VAPID密钥
webpush.setVapidDetails(
  'mailto:your-email@example.com', // 你的联系方式
  vapidKeys.publicKey,
  vapidKeys.privateKey
);

// 发送推送消息
webpush.sendNotification(pushSubscription, payload)
  .then(response => {
    console.log('推送成功:', response);
  })
  .catch(error => {
    console.error('推送失败:', error);
  });

这段代码中，webpush.sendNotification方法会自动完成JWT的创建、签名和发送过程。你只需要提供VAPID密钥、推送订阅信息和消息内容即可。

安全建议

使用VAPID协议可以大大提高Web Push的安全性，但为了确保万无一失，还需要注意以下几点：

  1. 妥善保管私钥：VAPID私钥是你的“身份证明”，一旦泄露，别人就可以冒充你发送推送消息。所以，一定要妥善保管私钥，不要将其存储在客户端代码中，也不要通过不安全的网络传输。
  2. 定期更换密钥对：为了降低密钥泄露的风险，建议定期更换VAPID密钥对。更换密钥对后，需要更新你的应用程序服务器和推送订阅信息。
  3. 使用HTTPS：Web Push只能在HTTPS环境下使用，这是为了防止中间人攻击。确保你的网站使用HTTPS协议，并且推送服务的endpoint URL也是HTTPS的。
  4. 验证推送服务的响应：推送服务在收到推送消息后，会返回一个响应。你应该验证这个响应，确保消息被成功接收。如果响应表明消息被拒绝，可能是因为签名无效或订阅信息过期，你需要根据具体情况进行处理。
  5. 限制消息频率和大小： 不要发送过于频繁的推送, 避免消息过大. 尊重用户, 维护良好的推送体验.

总结

VAPID协议是Web Push安全体系中的重要一环，它通过密钥对机制，确保了推送消息的来源可靠，防止了伪造和篡改。对于Web开发者来说, 使用VAPID能大幅提高安全性, 增强用户信任。掌握VAPID协议的工作原理和使用方法，是每个Web Push开发者必备的技能。

希望这篇文章能帮助你更好地理解VAPID协议，让你的Web Push应用更安全、更可靠！

点评评价

captcha
健康